組態(tài)教學(xué)第11課

工業(yè)組態(tài)技術(shù)概論

第十一課

力控組態(tài)軟件的控制功能及罐區(qū)自動(dòng)化授課人:于宏亮濟(jì)南大學(xué)控制科學(xué)與工程學(xué)院濟(jì)南大學(xué)控制科學(xué)與工程學(xué)院上次課回顧第五章：監(jiān)控組態(tài)軟件擴(kuò)展技術(shù)及應(yīng)用實(shí)例匯編5.1力控組態(tài)軟件的網(wǎng)絡(luò)體系5.2組態(tài)軟件與第三方軟件通信方式濟(jì)南大學(xué)控制科學(xué)與工程學(xué)院本次課內(nèi)容：5.3力控組態(tài)軟件的控制功能5.4監(jiān)控自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)的應(yīng)用濟(jì)南大學(xué)控制科學(xué)與工程學(xué)院5.3力控組態(tài)軟件的控制功能5.3.1概述監(jiān)控系統(tǒng)，監(jiān)控硬件設(shè)備多種多樣，PLC、DCS、智能儀表、PC-based系統(tǒng)PLC、DCS、智能儀表：本身具有控制功能。但有不足：如智能儀表的通信功能有限，往往對(duì)多變量的控制力不從心；PLC的控制算法較少，硬件的性能有限，不容易實(shí)現(xiàn)復(fù)雜控制。濟(jì)南大學(xué)控制科學(xué)與工程學(xué)院PC-based控制系統(tǒng)是組態(tài)發(fā)揮作用的重要舞臺(tái)1）PC-based控制系統(tǒng)發(fā)展迅速：PC與現(xiàn)場(chǎng)總線使得控制系統(tǒng)更為開(kāi)放；系統(tǒng)規(guī)?？勺杂缮炜s；PC系統(tǒng)可單獨(dú)存在，也可以與其他系統(tǒng)混合使用。2）組態(tài)軟件實(shí)現(xiàn)PC-based控制系統(tǒng)的控制策略，其硬件基礎(chǔ)為PC，處理能力強(qiáng)，可實(shí)現(xiàn)復(fù)雜控制功能。3）通信能力強(qiáng)，可以互連成大規(guī)?？刂凭W(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)多生產(chǎn)環(huán)節(jié)的協(xié)調(diào)控制。4）圖形化編程方式，工程量減小。濟(jì)南大學(xué)控制科學(xué)與工程學(xué)院5.3.2監(jiān)控組態(tài)軟件控制功能軟件模塊的基本概念軟PLC、SoftPLC、軟邏輯。

策略（strategy),一個(gè)主策略，可嵌套4級(jí)子策略1)編輯控制策略時(shí)的基本準(zhǔn)則策略職能調(diào)用子策略；功能塊輸出可以接到多個(gè)功能塊輸入，但一個(gè)功能塊輸入只能來(lái)自一個(gè)輸出；功能塊輸出不能來(lái)自另一個(gè)塊的輸出。濟(jì)南大學(xué)控制科學(xué)與工程學(xué)院5.3.2監(jiān)控組態(tài)軟件控制功能軟件模塊的基本概念2)使用策略編輯器生成控制策略的基本步驟編寫控制邏輯圖配置I/O設(shè)備創(chuàng)建策略與子策略，并建立I/O通道及功能塊連接。編譯和排錯(cuò)調(diào)試：分段調(diào)試、總調(diào)試、在線調(diào)試運(yùn)行：本地運(yùn)行、目標(biāo)機(jī)運(yùn)行濟(jì)南大學(xué)控制科學(xué)與工程學(xué)院5.3.3力控控制策略生成器的基本功能塊可被反復(fù)調(diào)用，但需要被賦予名字。功能塊執(zhí)行順序同其在屏幕上位置有關(guān)；先左后右，先上后下。基本功能塊組成：功能塊名稱、功能塊輸入、功能塊輸出、功能塊參數(shù)、功能塊使能端濟(jì)南大學(xué)控制科學(xué)與工程學(xué)院5.3.3力控控制策略生成器的基本功能塊1)變量功能塊：為其他功能塊提供初始操作值2)數(shù)學(xué)運(yùn)算功能塊：加、減、乘、除、等等3)邏輯功能塊：與、或、非、等等4)程序控制功能塊：跳轉(zhuǎn)、調(diào)用子策略、返回、注釋5)按制算法功能塊：純滯后補(bǔ)償、濾波器、計(jì)時(shí)器、PID、線性變換、等等濟(jì)南大學(xué)控制科學(xué)與工程學(xué)院5.3.4力控控制策略生成器的使用方法1)控制策略在本機(jī)執(zhí)行：上位操作員站2)控制策略在目標(biāo)設(shè)備執(zhí)行：下位機(jī)（主要是PC-based設(shè)備3)控制策略的調(diào)試手段：online、offline（實(shí)際操作演示）濟(jì)南大學(xué)控制科學(xué)與工程學(xué)院5.4監(jiān)控自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)的應(yīng)用5.4.1工藝過(guò)程于控制方案設(shè)計(jì)1）工藝過(guò)程特點(diǎn)2）系統(tǒng)組成5.4.2控制功能5.4.3特殊要求濟(jì)南大學(xué)控制科學(xué)與工程學(xué)院5.4監(jiān)控自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)的應(yīng)用5.4.4組態(tài)設(shè)計(jì)1）主操作畫面設(shè)計(jì)2）實(shí)時(shí)趨勢(shì)圖畫面設(shè)計(jì)3）歷史報(bào)表畫面設(shè)計(jì)4）數(shù)據(jù)庫(kù)操作畫面設(shè)計(jì)5）實(shí)時(shí)報(bào)警6）歷史報(bào)警濟(jì)南大學(xué)控制科學(xué)與工程學(xué)院5.4監(jiān)控自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)的應(yīng)用5.4.5組態(tài)過(guò)程1）建立實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)2）創(chuàng)建按鈕3）添加腳本4）建立I/O數(shù)據(jù)連接5）PLC程序編制與調(diào)試（操作示范）濟(jì)南大學(xué)控制科學(xué)與工程學(xué)院一、罐區(qū)概況與監(jiān)控要需求罐區(qū)概況林源煉油廠罐區(qū)分為西、北罐兩個(gè)罐區(qū)。西罐區(qū)有38個(gè)罐，北罐區(qū)有18個(gè)罐。原監(jiān)控系統(tǒng)采用的是盤裝二次儀表，基本分布情況是：在西罐區(qū)有光導(dǎo)液位計(jì)13塊，鋼帶液位計(jì)24塊，電磁閥104點(diǎn)，電磁閥回訊104點(diǎn)，報(bào)警32點(diǎn)；在北罐區(qū)有光導(dǎo)液位計(jì)4塊，鋼帶液位計(jì)12塊，電磁閥144點(diǎn)，電磁閥回訊144點(diǎn)，報(bào)警16點(diǎn)。5.4.5罐區(qū)自動(dòng)化應(yīng)用實(shí)例濟(jì)南大學(xué)控制科學(xué)與工程學(xué)院監(jiān)控要求1．信號(hào)采集：標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)的采集；對(duì)鋼帶液位計(jì)非標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)數(shù)據(jù)的采集，并通過(guò)軟件加以處理和運(yùn)算,達(dá)到原儀表的技術(shù)要求；對(duì)具備智能通訊接口的光導(dǎo)液位計(jì)數(shù)據(jù)的采集和轉(zhuǎn)換處理。2．監(jiān)控操作：操作控制；參數(shù)設(shè)定；閥門自動(dòng)開(kāi)啟與關(guān)閉；油品自動(dòng)調(diào)合，自動(dòng)比值調(diào)節(jié)。3．動(dòng)態(tài)顯示：動(dòng)態(tài)立體流程圖顯示，能夠區(qū)分不同油品介質(zhì)的流向；以圖形方式區(qū)分動(dòng)罐與靜罐；報(bào)警顯示；趨勢(shì)顯示。4．操作畫面：罐容量表的查詢與管理；打印實(shí)時(shí)報(bào)表和歷史報(bào)表，并可任意設(shè)定打印時(shí)歷史報(bào)表的時(shí)刻；5．系統(tǒng)具備可擴(kuò)展性。5.4.5罐區(qū)自動(dòng)化應(yīng)用實(shí)例濟(jì)南大學(xué)控制科學(xué)與工程學(xué)院二、系統(tǒng)方案1．控制站

要實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)控制和管理，儀表應(yīng)具備標(biāo)準(zhǔn)輸出信號(hào)或智能通訊功能。光導(dǎo)液位計(jì)和鋼帶液位計(jì)具有智能通訊接口，閥門的狀態(tài)檢測(cè)和控制使用標(biāo)準(zhǔn)的干接點(diǎn)信號(hào)，采用PLC實(shí)現(xiàn)。

濟(jì)南大學(xué)控制科學(xué)與工程學(xué)院

·開(kāi)關(guān)量控制對(duì)于現(xiàn)場(chǎng)電磁閥控制、電磁閥回訊及報(bào)警信號(hào)檢測(cè)采用C200H系列的PLC完成，力控?I/O驅(qū)動(dòng)程序負(fù)責(zé)完成PLC數(shù)據(jù)的讀/寫。標(biāo)準(zhǔn)4～20mA信號(hào)油品車間各種壓力、流量的標(biāo)準(zhǔn)4～20mA信號(hào)通過(guò)PLC模擬量卡件的轉(zhuǎn)換，再經(jīng)過(guò)PLC的通訊接口傳送到操作站的監(jiān)控軟件中。

·智能通訊傳送鋼帶液位計(jì)采用大連儀表五廠的產(chǎn)品，由于從一次儀表輸出的信號(hào)是一組串行BCD碼，計(jì)算機(jī)操作站不能直接接收該BCD碼，必須使用三維公司研制的智能轉(zhuǎn)換器SBB-100，將現(xiàn)場(chǎng)一次表傳送的串行BCD轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，通過(guò)RS-485將數(shù)據(jù)傳送到操作站上。光導(dǎo)液位計(jì)和溫度巡檢儀采用RS-485直接與操作站上的力控?軟件通訊。數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換處理、流量累計(jì)由力控?軟件處理。2．操作站本系統(tǒng)設(shè)立兩個(gè)操作站，主機(jī)采用工業(yè)控制機(jī)，操作系統(tǒng)采用Windows98，監(jiān)控組態(tài)軟件采用，操作站內(nèi)增加RS485通訊接口卡連接PLC、SBB及智能儀表。濟(jì)南大學(xué)控制科學(xué)與工程學(xué)院三、系統(tǒng)組態(tài)根據(jù)工藝提出的生產(chǎn)要求，力控?軟件操作畫面的設(shè)計(jì)采用主菜單的形式，在每幅畫面下分別有按紐進(jìn)行切換，畫面包括主菜單畫面、動(dòng)態(tài)流程畫面、操作畫面、報(bào)表畫面、罐容量表、報(bào)警等。1．動(dòng)態(tài)流程顯示根據(jù)各閥門的開(kāi)閉狀態(tài)可以確定管道的流動(dòng)狀態(tài)和流向，用不同的顏色來(lái)表示，如圖所示。由于許多管道為各種介質(zhì)的公用管道，當(dāng)滿足不同條件時(shí)，管道顯示不同顏色。濟(jì)南大學(xué)控制科學(xué)與工程學(xué)院濟(jì)南大學(xué)控制科學(xué)與工程學(xué)院例如下面4個(gè)DB變量代表兩個(gè)閥的開(kāi)閉狀態(tài)：

HI303C_6----HC303C汽缸閥關(guān)

HI303C_4----HC303C汽缸閥開(kāi)HI304C_6----HC304C汽缸閥關(guān)

HI304C_4----HC304C汽缸閥開(kāi)當(dāng)這兩個(gè)閥中有一個(gè)關(guān)閉時(shí)，連接這2個(gè)閥的管道就變成不流動(dòng)狀態(tài)，它的變色條件是：

((HI303C_6^HI303C_4)&HI303C_6)|((HI304C_6^HI304C_4)&HI304C_6)

這個(gè)條件表達(dá)式由2部分的“或”運(yùn)算組成，其中每一部分表示一個(gè)閥的“關(guān)”條件，在這個(gè)“關(guān)”條件中使用了一個(gè)異或運(yùn)算（^），是對(duì)閥狀態(tài)合法性的檢查，因?yàn)檫@種閥的回訊由2個(gè)取值相反的開(kāi)關(guān)量組成，如果這2個(gè)開(kāi)關(guān)量的輸入狀態(tài)相同，則表明這個(gè)閥處于非法狀態(tài)濟(jì)南大學(xué)控制科學(xué)與工程學(xué)院濟(jì)南大學(xué)控制科學(xué)與工程學(xué)院2．報(bào)警的處理除了在報(bào)警畫面和實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)中組態(tài)過(guò)程變量的報(bào)警限值和報(bào)警圖形對(duì)象外，本應(yīng)用還特別使用了力控?的語(yǔ)音報(bào)警功能。根據(jù)不同的罐號(hào)錄制了不同的聲音文件，通過(guò)力控?軟件的腳本函數(shù)在一定的條件下進(jìn)行播放。播放聲音的函數(shù)為PlaySound(AviName,flag)。說(shuō)明：播放一段由文件名AviName指定的聲音文件

AviName：Avi文件名。

flag：播放方式取值為0或1。0:代表異步;1:代表同步。例如：if(LI101.ALM)THENPlaySound(Avi01,0);

ENDIF;

表示當(dāng)變量LI101處于報(bào)警狀態(tài)時(shí)則以異步方式播放AVI文件Avi01。濟(jì)南大學(xué)控制科學(xué)與工程學(xué)院3．報(bào)表的處理報(bào)表是利用力控?軟件的歷史報(bào)表工具來(lái)進(jìn)行定制的。內(nèi)部的核算是通過(guò)腳本函數(shù)實(shí)現(xiàn)的。濟(jì)南大學(xué)控制科學(xué)與工程學(xué)院4．容量表的處理

由于油罐的計(jì)量是通過(guò)罐的液位查找罐表來(lái)求得罐內(nèi)油品的體積，一般的罐表都是每隔1毫米對(duì)應(yīng)一個(gè)體積值，一個(gè)20米高的油罐要有2萬(wàn)條數(shù)據(jù)。由工藝人員在力控?的標(biāo)準(zhǔn)罐表畫面中錄入。當(dāng)組態(tài)軟件從I/O設(shè)備得到罐的液位值后，將它換算成以毫米為單位的液位高度，然后就直接從容積表中取出與液位值對(duì)應(yīng)的體積，如果液位的毫米高度值不是整數(shù)，則可以首先取出整數(shù)液位值對(duì)應(yīng)的體積，再加上小數(shù)部分的插值計(jì)算結(jié)果。錄入罐表時(shí)是通過(guò)寫文件函數(shù)FileWrite(FileName,VarName,Offset,Num)實(shí)現(xiàn)的，功能是向指定的文件中的offset位置寫數(shù)據(jù)。其中，F(xiàn)ileName是文件名，VarName是要寫入的起始變量，按照變量的內(nèi)部存儲(chǔ)順序依次寫入多個(gè)變量，變量數(shù)目由Num確定。例如：FileWrite(dat01,var01,0,10)，從var01開(kāi)始依次向文件dat01的開(kāi)頭寫入10個(gè)數(shù)據(jù)，這10個(gè)數(shù)據(jù)依次是dat01、dat02、dat03、dat04、dat05……dat10。通過(guò)讀文件函數(shù)FileRead(FileName,VarName,Offset,Num)將液位對(duì)應(yīng)的體積值從罐表文件中讀出。其中FileName是文件名；Offset指定從文件的哪個(gè)位置讀數(shù)據(jù)，在這里就是罐的液位值（以毫米為單位）；Num是要讀取的數(shù)據(jù)個(gè)數(shù)，一般為1；VarName指定將讀取的數(shù)值賦給哪個(gè)變量，這里就是體積變量。例如：FileRead(dat01,VI101,LI101,1)，從文件dat01中讀取1個(gè)數(shù)據(jù),讀取數(shù)據(jù)在文件中的位置由變量LI101的值決定，結(jié)果送給體積變量VI101。濟(jì)南大學(xué)控制科學(xué)與工程學(xué)院4．流量累積

流量累積既可以用腳本程序?qū)崿F(xiàn)，也可以在實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)中用累積點(diǎn)來(lái)實(shí)現(xiàn)，實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)的累積點(diǎn)在進(jìn)行流量累積時(shí)精度會(huì)更高一些，這里給出用腳本程序?qū)崿F(xiàn)累積的程序清單：進(jìn)入應(yīng)用程序時(shí)執(zhí)行的動(dòng)作：

mesc0=$msec;（$msec是計(jì)算機(jī)的毫秒時(shí)鐘）應(yīng)用程序運(yùn)行期間周期運(yùn)行的動(dòng)作：說(shuō)明：FI101L為累積量，F(xiàn)I101為瞬時(shí)量。

IFFI101>0&&$msec>mesc0THEN

FI101L=FI101L+FI101/3600000*($msec-mesc0);

MESC0=$msec;ENDIF濟(jì)南大學(xué)控制科學(xué)與工程學(xué)院

5．油品調(diào)合控制程序

調(diào)合是對(duì)汽油和MTBE的流量進(jìn)行比值調(diào)節(jié)，基本單回路PID控制利用PLC的PID指令進(jìn)行，而無(wú)擾動(dòng)的切換利用力控?軟件進(jìn)行跟蹤，PLC進(jìn)行相關(guān)的邏輯處理。

通過(guò)質(zhì)量流量計(jì)采集汽油與MTBE的流量信號(hào)，兩者的比值作為PID控制模塊的設(shè)定值，MTBE的流量作為PID控制模塊的測(cè)量值。

輸出根據(jù)配比的不同來(lái)調(diào)節(jié)MTBE的流量，以達(dá)到調(diào)合汽油的目的，根據(jù)汽油的累積量的多少來(lái)自動(dòng)控制輸油泵的啟停，并且具備自動(dòng)/手動(dòng)兩種切換方式。濟(jì)南大學(xué)控制科學(xué)與工程學(xué)院四、調(diào)試運(yùn)行應(yīng)用腳本程序編制時(shí)，一定要考慮通訊的速度，不停地循環(huán)向控制器（PLC）下置數(shù)據(jù)會(huì)影響采集速度，因此，向PLC發(fā)送控制命令的程序動(dòng)作應(yīng)盡量放在數(shù)據(jù)改變腳本中執(zhí)行。

系統(tǒng)參數(shù)的配置根據(jù)不同的設(shè)備可反復(fù)調(diào)整使之達(dá)到最佳工作狀態(tài)，因?yàn)椴煌脑O(shè)備對(duì)采集速率有不同的要求。

重要的